Способы подключения и основные узлы подключения

Введение

         История отопления неразрывно связана с историей человечества. Первые отопительные устройства, а это были обыкновенные костры, разведенные непосредственно в жилище, были известны еще в каменно веке.

         Приблизительно за пару веков до нашей эры появились первые отопительные печи с отводом продуктов горения через дымовые трубы. Эти печи, постоянно совершенствуясь, долгое время служили (и служат по наше время) основным способом отопления. За все время использования печей их эффективность сильно увеличилась. Так, например кпд классической двухъярусной русской печи (самый высокий кпд среди всех известных) составляет от 60 % до 80 % - то есть приближается к кпд современных твердотопливных котлов.

         Особый вклад в историю отопления внесли инженеры Римской Империи. Именно здесь зародились системы центрального отопления и теплого пола. Эти системы работали благодаря сети специальных каналов, размещенных под полом и в стенах, по которым пропускались горячие дымовые газы из печи. В место того чтобы строить печь для каждого отдельного помещения римские инженеры использовали одно специализированное помещение и сеть каналов. Это был важный этап в истории отопления.

           С XV в. уже применялось воздушное отопление с подачей в помещение горячего воздуха, нагревавшегося при соприкосновении с поверхностями печи. В XVIII веке появились системы водяного и парового отопления. Первые примеры применения водяного пара для обогрева помещений в России приводятся в книге Николая Львова «Русская пиростатика», вышедшей в 1799 году.

          С начала XIX века пар находит все большее применение, как для отопления помещений, так и для обогрева теплиц. Но широкое распространение они находят лишь во второй половине XIX в. В это же время, приблизительно в 1855 году, был изобретен первый отопительный радиатор. Выглядел первый радиатор как прямоугольная коробка из толстых металлических труб с вертикальными дисками. Изобретателем был русский немец итальянского происхождения Франц Карлович Сан-Галли проживавший в то время в Санкт-Петербурге.

           К началу XX века относиться создание лучистого и панельного отопления. Но основное направление в развитии отопительных систем было направлено на усовершенствование котлов, печей и радиаторов. Получают свое развитие системы центрального отопления, теплофикации и централизованного теплоснабжения. К концу XX века особую популярность получает новый вид топлива – природный газ.

           Современные пути развития отопительных систем направлены на поиск новых источников топлива (например, солнечные коллекторы, производимые компаниями Buderus, Wolf, Vaillant), энергосбережение и учет.

Способы подключения и основные узлы отопительных приборов

Отопительные приборы являются одним из основных элементов систем водяного отопления. К ним предъявляются различные гигиенические, теплотехнические и технологические требования:

1. Теплотехнические - это вид теплоносителя, температура теплоносителя и окружающего воздуха, место установки, экономические требования. Расход металла заводской стоимости и эстетически внешний вид.
2. Архитектурно-строительные требования - эстетически внешний вид, площадь занимания прибором.
3. Санитарно-гигиенические требования - температура внешней поверхности отопительного прибора, гладкая поверхность, удобство и доступность пространства внутри прибора, за, и под ним, для очистки.
4. Производственно-монтажные требования: конструкция приборов должна благоприятствовать их серийному производству, быть удобным в монтаже, допускать автоматизацию процесса, стенки приборов должны быть механически прочными температуро-устойчивыми, паро и влагонепроницаемыми.

Все отопительные приборы по способу передачи тепла в обогреваемое помещение подразделяются на три типа: радиационный, конвективно-радиационный и конвективный.

Приборы радиационного типа основную долю своего тепла передают в окружающее пространство через излучение (радиацию). Например: потолочные излучатели, секционные чугунные радиаторы, трубчатые радиаторы.

К приборам конвективно-радиационного типа относятся такие, которые передают тепло через радиацию и конвекцию примерно в равной пропорции. Это секционные алюминиевые радиаторы, секционные стальные радиаторы, биметаллические радиаторы, трубчатые радиаторы-конвекторы.

Приборы конвективного типа до 90% своего тепла передают конвекцией- циркуляцией воздуха снизу-вверх через нагретую ребристую поверхность прибора. Например: панельные радиаторы, пластинчатые и трубчатые конвекторы, ребристые трубы.

             По конструктивным особенностям отопительные приборы подразделяются на четыре класса: секционные, панельные, трубчатые, пластинчатые.

Секционные отопительные приборы состоят из отдельных нагревательных элементов-секций, которые соединяются в батареи нужной тепловой мощности. Секции могут быть чугунными, стальными, алюминиевыми или комбинированными - из стали и алюминия (биметаллическими). Модели секционных радиаторов могут иметь разную высоту, глубину и ширину.

Трубчатые отопительные приборы представляют собой неразборные конструкции из вертикально расположенных изогнутых стальных трубок, соединяющих верхний и нижний коллекторы. Теплоотдача их зависит от высоты, количества рядов трубок (т.е. глубины) и ширины прибора. 

Панельные отопительные приборы. В панельных отопительных приборах нагревательным элементом является прямоугольная панель, нагреваемая циркулирующим внутри неё теплоносителем. Панель может быть изготовлена из стали, бетона и других теплопроводных материалов.( Хорошо известны стеновые бетонные отопительные панели «тёплые стены», которые устанавливали в подъездах домов массовых серий в 60 – 70-х годах.) 

  Приборы этого класса, как правило, имеют низкотемпературную нагревательную поверхность и преобладающую радиационную составляющую теплового потока (потолочные тепловые панели, системы настенного отопления, «тёплые полы» ). Исключение составляют стальные панельные радиаторы, которые относятся к конвективному типу..

Пластинчатые отопительные приборы представлены множеством видов, объединенных названием "конвекторы". Нагревательным элементом этих обогревателей являются стальные или медные трубы, прямые или изогнутые, на которые насажены тонкие металлические пластины: "гармошки", "ребра" или отрезки тонкостенных труб. Вся конструкция либо закрыта кожухом (у настенных и плинтусных моделей), декоративной решеткой (у моделей, встраиваемых в пол), либо открыта (ребристые трубы). Секционные, трубчатые и панельные приборы принято называть радиаторами; пластинчатые – конвекторами.

             Основные типы отопительных приборов, применяемых в системах водяного отопления:

Чугунные секционные радиаторы. Главное достоинство чугунных радиаторов - высокая коррозионная стойкость и длительный срок службы. Запасают много тепла (в секциях много воды и толстые стенки). К сожалению, большая тепловая инерционность чугунных радиаторов не позволяет быстро изменять температуру в комнате. Поэтому они плохо встраиваются в системы, оснащенные автоматикой.

Рассчитаны на рабочее давление не более 6-8 атм. Дизайн чугунных радиаторов позволяет их применять далеко не во всех современных интерьерах. Чугунные радиаторы лучше всего подходят для городских сетей в домах средней этажности и в системах с естественной циркуляцией.

Алюминиевые секционные радиаторы. Алюминиевые секционные радиаторы отличаются строгими геометрическими формами и современным дизайном. Но после слухов об авариях с этими радиаторами ажиотажный спрос на них уступил место более осмысленному выбору. Алюминиевые радиаторы выделяют много тепла, легче чугунных и занимают меньше места. С помощью оребрения вокруг основных каналов в них усилена конвекция воздуха, поэтому меньше задерживается пыль. Приборы малоинерционны и быстро изменяют температуру по командам термостатов управления.

Есть также проблема, на которую поначалу не обратили внимания потребители. При монтаже в одну систему со стальными трубами и медесодержащими деталями (например, теплообменником котла или латунными фитингами) внутри алюминиевых радиаторов начинается интенсивная коррозия. Чем выше электропроводность воды, тем быстрее идет разрушение. Этому способствует растворенный в воде кислород, разные химические добавки для снижения жесткости воды и блуждающие токи в здании.

В городских системах отопления такие факторы всегда сильнее, чем в автономных. Ну и наконец, рабочее давление для многих моделей алюминиевых радиаторов составляет 6-8 атм, что для многоэтажных зданий не подходит. Таким образом получается, что основная область применения алюминиевых радиаторов - автономные системы отопления коттеджей.

Панельные стальные радиаторы. Привлекли покупателей строгой геометрией прямоугольных форм и большой греющей способностью при относительной дешевизне. У всех производителей приборы выполнены в основном по одной конструктивной схеме. Они могут иметь несколько панелей. Каждая сварена из двух стальных листов, в которых отштампованы углубления для прохода воды. Для усиления теплоотдачи с тыльной стороны панели могут быть приварены П-образные ребра-выступы, которые существенно усиливают конвекцию воздуха. Учтите, немногие модели имеют нижнюю подводку (с ней приборы стоят примерно на четверть дороже), у большинства она - боковая.

Панельные стальные радиаторы имеют небольшую глубину, мало весят и хорошо работают с автоматизированными системами управления. Но надо учитывать, что доля тепла, отдаваемого конвекцией, достигает в этих приборах 75%, циркуляция воздуха в комнате усилена, что не всегда приемлемо. Слабое место этих радиаторов - сварочные швы. Под действием большого давления или гидравлических ударов они постепенно ослабляются (если не разрушаются сразу), и прибор может выйти из строя через год-два благополучной эксплуатации. Поэтому рабочее давление здесь небольшое - 6-9 атм. К тому же радиаторы обладают повышенным гидравлическим сопротивлением, что накладывает ограничения на их использование.

             Получается, что лучшее место для применения таких радиаторов - коттеджи или малоэтажные городские дома. Такие приборы "не любят" редко посещаемых зданий. Если спустить воду более чем на пару недель, начавшийся процесс коррозии фактически невозможно остановить.

 Конвекторы. Само название говорит о том, что тепло они передают главным образом за счет конвекции (до 95%). В приборах мала тепловая инерция. Нагревательный элемент в них выполняется в виде стальной или медной трубки прямой или змеевидной формы с многочисленными пластинами оребрения. Последние и обеспечивают конвективный обмен тепла. Кожух вокруг трубки и воздушная заслонка позволяют регулировать тепловой поток без вмешательства в гидравлику системы. Держат давление, имеют малое гидравлическое сопротивление, толстые трубы конструкции не боятся коррозии.

Но существует одна серьезная проблема: с течением времени ослабевает контакт между трубой и напрессованными на нее пластинами, и прибор греет все слабее и слабее. С напаянными пластинами эта проблема не возникает, но паять сложно и дорого. В высоких помещениях создать тепловой комфорт с помощью конвекторов невозможно: ближе к потолку очень тепло, а у пола прохладно.

Биметаллические секционные радиаторы. Идея использовать два материала с взаимодополняющими свойствами находит широкое применение в технике. Так обстоят дела и с отопительным оборудованием. Одну из главных позиций среди отопительных радиаторов, представленных на рынке, занимают биметаллические модели. Благодаря прочности стали, усиливающей конструкцию, эти приборы выдерживают высокое рабочее давление, характерное для систем отопления стран СНГ.

 Стальная начинка стойко  переносит агрессивный теплоноситель, а алюминий, обладающий высокой  теплопроводностью, улучшает теплоотдачу  отопительного прибора и уменьшает  его инерционность, то есть радиатор  быстрее нагревается и соответственно  быстро отдает тепло. К тому  же алюминий высокотехнологичен, ему можно придать любую форму, отлить оребрение сложной конфигурации.

По совокупности показателей биметаллический радиатор - оптимальный выбор для жестких условий эксплуатации. Теплоотдача биметаллических радиаторов в 1,5-2 раза выше, чем у лучших стальных таких же размеров. Биметаллические радиаторы легкие, изящные, дизайн имеют не хуже алюминиевых, а прочность в несколько раз больше.

Вышеперечисленное в полной мере относится только к полноценным биметаллическим приборам с цельным сварным стальным каркасом (к которым относится радиатор ТЕМАКС®). Секция такого радиатора представляет собой цельный стальной каркас, залитый под высоким давлением алюминиевым сплавом.

Горизонтальные коллекторы и вертикальные каналы представляют собой стальную сварную конструкцию, и теплоноситель контактирует только со сталью, поэтому гальваническая пара сталь-алюминий возникнуть не может. Такая конструкция обладает очень высокой прочностью.

Стальной каркас обладает стойкостью к абразивному воздействию твердых частиц, которыми может быть засорен теплоноситель. Важным достоинством биметаллических секционных радиаторов является то, что они выделяют тепло не только конвекцией, но и значительную часть излучением. Следовательно, эти приборы подходят и для высоких помещений (низ прогревается излучением, верх - конвекцией воздуха). Необходимую теплоотдачу легко получить, соединив определенное количество секций. На сегодня это, пожалуй, наилучший тип отопительного прибора.